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i Agradecimentos
Em primeiro lugar, quero agradecer ao Sr. Engenheiro António Alfredo Crispim, pelo empenho, incentivo, amizade, confiança, pela disponibilidade em ajudar-me e por nunca me ter deixado desistir. Muito obrigada!
Ao Sr. Engenheiro Jorge Faria, pelo apoio, interesse, pela disponibilidade em ensinar, pela confiança e pela forma como me recebe todos os dias. Muito obrigada!
À Sra. Engenheira Branca Marta e à Sónia Ferreira pela amizade, pelo interesse, disponibilidade. Muito obrigada por tudo o que fizeram por mim até hoje e por acreditarem em mim.
À Sra. Engenheira Isabel Brás, pela amizade, confiança, apoio, pela disponibilidade e preocupação. Muito obrigada!
À Sra. Engenheira Vânia Silva, o meu muito obrigada pela ajuda na realização do trabalho, pela amizade, disponibilidade, apoio.
Quero também agradecer a toda a equipa de trabalho da Aquitex, pelo carinho, sorriso, amizade, simpatia com que me presenteiam todos os dias! Muito obrigada!
Às minhas amigas Ana Lopes, Ana Marta Pereira e Daniela Cardoso, pela amizade, pela força, pela preocupação, por todos os momentos que passámos juntas. Muito obrigada meninas!
Por último, um agradecimento muito especial aos meus pais e aos meus irmãos, pelo apoio incondicional. Muito obrigada por tudo!
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iii Resumo
O processo de tingimento do algodão utilizando corantes reactivos é um dos processos mais utilizados na indústria têxtil, no entanto a grande quantidade de cloreto de sódio utilizada neste processo leva ao desenvolvimento de estudos que consistem na eliminação ou redução deste electrólito.
Foi então com base nestes factos que se pensou na possibilidade de aplicação de colagénio hidrolisado, obtido através do retalho tripa (um dos subprodutos mais importantes da indústria do couro), no processo de tingimento do algodão com corantes reativos.
Assim sendo, realizou-se o estudo de hidrólise, ou seja, procedeu-se à hidrólise de colagénio de retalho tripa (previamente desencalado) por hidrólise alcalina (com hidróxido de sódio) e por hidrólise enzimática. Para cada tipo de hidrólise estudou-se, separadamente, o efeito de três parâmetros (concentração de base ou de enzima, tempo e temperatura), sendo depois avaliado o rendimento de hidrólise. Com base nos resultados obtidos, selecionaram-se as melhores condições para produzir colagénio hidrolisado.
As melhores condições para a obtenção de colagénio hidrolisado foram identificadas com hidrólise alcalina, a uma temperatura de 80 ⁰C utilizando 2% NaOH, durante 3 horas.
A segunda fase do estudo experimental consistiu na aplicação do colagénio hidrolisado no processo de tingimento mencionado, com amarelo de everzol. Esta fase, por sua vez, incluiu o estudo de duas formas de proceder. A primeira metodologia consistiu na cationização da fibra de algodão através de um pré-tratamento e, seguidamente tingimento. A segunda consistiu na adição de colagénio ao banho de tingimento.
Nenhuma das metodologias utilizadas foi suficiente para cumprir o objetivo principal do trabalho, no entanto foi recorrendo ao pré-tratamento da fibra que se conseguiram os melhores resultados.
Foi ainda realizado um conjunto de ensaios preliminares de utilização do colagénio hidrolisado com um corante de outro tipo (corantes directos), tendo-se obtido alguns resultados mais positivos, que merecem por isso um aprofundamento deste estudo em trabalhos futuros.
Palavras-chave: colagénio, reactivos, cationização e tingimento.
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v Abstract
The cotton dyeing process using reactive dyes is one of the processes most used in the textile industry. However, the large amount of sodium chloride used in this process leads to the development of studies involving the elimination or reduction of the electrolyte.
Based on these facts, the possibility of application of hydrolyzed collagen, obtained from cattle hide waste (one of the most important by-products of the leather industry), was considered for the cotton dyeing process with reactive dyes.
Therefore, the study of the hydrolysis was performed. Hide waste can be hydrolyzed by alkaline hydrolysis) or byenzymatic hydrolysis). For each type of hydrolysis, the effect of three parameters was studied separately: concentration of base - NaOH or enzyme, time and temperature, and the hydrolysis yield was evaluated. Based on the results obtained, the best conditions were selected to produce hydrolyzed collagen.
The best conditions for obtaining hydrolyzed collagen were using the alkaline hydrolysis, at a temperature of 80 ⁰C, with 2% NaOH, for 3 hours.
The second stage of the experimental study consisted on the application of the hydrolyzed collagen in the dyeing process mentioned above. This phase includes the study of two ways to proceed. The first method consisted of cationization of cotton fiber through a pre-treatment and then dyeing. The second consisted of adding collagen to the dye bath.
None of the methods used was sufficient to fulfil the main goal of the work, however it was using the pre-treatment that the best results were achieved.
A set of preliminary tests was still performed using other type of dyes (direct dye). The positive results obtained seek for the deepening of this study in future work.
Key words: collagen, reactive, cationization and dyeing.
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ÍNDICE GERAL
1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1. EMPRESA AQUITEX – ACABAMENTOS QUÍMICOS E TÊXTEIS, S.A. ... 1
1.2. SETOR TÊXTIL ... 1
1.3. OBJETIVOS DA TESE ... 2
1.4. ORGANIZAÇÃO DA TESE ... 2
2. ESTADO DA ARTE ... 3
2.1. FIBRAS TÊXTEIS ... 3
2.1.1. DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS ... 3
2.1.2. ALGODÃO ... 5
2.2. INDÚSTRIA ALGODOEIRA - DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE FABRICO NA INDÚSTRIA TÊXTIL 6 2.2.1. FIAÇÃO ... 7
2.2.2. TECELAGEM ... 7
2.2.3. ULTIMAÇÃO ... 8
2.3. EQUIPAMENTO ASSOCIADO AOS PROCESSOS DE TINGIMENTO ... 13
2.4. COLORIMETRIA ... 17
2.5. CORANTES ... 18
2.5.1. PROPRIEDADES DOS CORANTES ... 19
2.5.2. CLASSIFICAÇÃO DOS CORANTES ... 19
2.5.3. APLICAÇÃO DOS DIFERENTES CORANTES ... 23
2.6. PRODUTOS AUXILIARES DA INDÚSTRIA TÊXTIL ... 23
2.6.1. PRODUTOS QUÍMICOS DE BASE MAIS USADOS ... 23
2.6.2. SEQUESTRANTES ... 24
2.6.3. DISPERSANTES ... 24
2.6.4. DETERGENTES ... 24
2.6.5. MOLHANTES ... 25
2.6.6. AGENTES ANTI-ESPUMA ... 25
2.6.7. AGENTES ANTI-ESTÁTICOS ... 25
2.6.8. AGENTES ANTI-VINCOS... 25
2.6.9. FIXADORES ... 25
2.6.10. IGUALIZADORES ... 25
2.6.11. AMACIADORES ... 25
2.6.12. FLUOROCARBONOS ... 25
2.6.13. RETARDANTES DE CHAMA ... 26
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2.6.14. ENZIMAS ... 26
2.7. ETAPAS DO PROCESSO DE TINGIMENTO ... 26
2.7.1. ETAPA 1 – ADSORÇÃO DO CORANTE NA SUPERFÍCIE DA FIBRA ... 26
2.7.2. ETAPA 2 – DIFUSÃO DO CORANTE ... 27
2.7.3. ETAPA 3 – FIXAÇÃO DAS MOLÉCULAS DE CORANTE ... 28
2.8. CINÉTICA E IGUALIZAÇÃO DO TINGIMENTO ... 29
2.8.1. ESTADO DE EQUILÍBRIO ... 29
2.8.2. CINÉTICA ... 29
2.8.3. IGUALIZAÇÃO DO TINGIMENTO ... 29
2.9. TINGIMENTO COM CORANTES REATIVOS ... 30
2.9.1. PARÂMETROS QUE INFLUENCIAM O TINGIMENTO COM CORANTES REACTIVOS 31 2.10. CATIONIZAÇÃO DA FIBRA DE ALGODÃO ... 33
2.11. A INDÚSTRIA DE CURTUMES ... 33
2.12. COLAGÉNIO ... 34
2.13. PROCESSOS DE HIDRÓLISE ... 35
2.13.1. HIDRÓLISE ALCALINA ... 35
2.13.2. HIDRÓLISE ENZIMÁTICA ... 36
3. TRABALHO EXPERIMENTAL ... 39
3.1. INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL ... 39
3.2. REAGENTES E PRODUTOS AUXILIARES ... 40
3.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ... 41
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 45
4.1. CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA INICIAL ... 45
4.2. HIDRÓLISES ... 45
4.2.3 AVALIAÇÃO ENERGÉTICA DOS PROCESSOS DE HIDRÓLISE ALCALINA E ENZIMÁTICA ... 49
4.3. APLICAÇÃO DO COLAGÉNIO HIDROLISADO NO PROCESSO DE TINGIMENTO COM CORANTES REATIVOS ... 49
4.4. APLICAÇÃO DO COLAGÉNIO HIDROLISADO NO PROCESSO DE TINGIMENTO COM CORANTES DIRECTOS ... 53
5. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 55
BIBLIOGRAFIA ... 57
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Certificado de conformidade relativo à norma de Qualidade NP EN ISO 9001:2008 ... 1
Figura 2 – Divisão esquemática das fibras naturais [2]. ... 3
Figura 3 - Divisão das fibras não naturais e os respetivas polímeros ou copolímeros [2]. ... 4
Figura 4 - Colheita de algodão no Brasil; Algodoeiro [4;5]. ... 5
Figura 5 – Modelo do esqueleto de um tear [9] ... 8
Figura 6 - Foulard e esquema de funcionamento [10]... 12
Figura 7 – Esquema da Barca de Sarilho [11] ... 14
Figura 8 - Máquina Jet e o seu esquema [15] ... 14
Figura 9 - Máquina jigger [16] ... 15
Figura 10 - Máquina Pad-jigger e o seu esquema [11,17] ... 15
Figura 11 - Máquina Pad-roll e o seu esquema [11,17] ... 15
Figura 12 - Máquina Pad-batch e o seu esquema [11,17] ... 16
Figura 13 - Esquema de um processo pad-dry-termosol [17]... 16
Figura 14 - Esquema de um processo pad-dry-steam [9] ... 17
Figura 15 - Representação do sistema colorimétrico CIELAB [20]. ... 17
Figura 16 - William Henry Perki, químico inglês – criador do primeiro corante sintético – o Mauve [22] ... 18
Figura 17 - Exemplo da interação iónica entre o corante (D) e os grupos amina da fibra da lã [25] ... 28
Figura 18 - Exemplo da interação de hidrogénio entre o corante sulfonado e os grupos carboxilos da fibra de lã [25] ... 28
Figura 19 - Exemplo da ligação covalente entre um corante contendo grupos reativos (triazina) e grupos hidroxilo presentes na celulose da fibra de algodão [25] ... 29
Figura 20 - Diferentes etapas da igualização no tingimento [10] ... 30
Figura 21 - Processo de tingimento utilizado na Aquitex para corantes reativos ... 31
Figura 22 - Representação esquemática da molécula de colagénio (a) forma de triplete presente nas matrizes colagénicas; (b) tropocolagénio; (c) tripla hélice [38] ... 34
Figura 23 - Agitador orbital termostatizado tipo estufa ... 39
Figura 24 - Máquina de tingimento por esgotamento laboratorial ... 40
Figura 25 – Variação do rendimento de hidrólise alcalina (%) com a percentagem de NaOH, para uma temperatura igual a 80⁰C durante 4 horas, com agitação de 75 rpm ... 46
Figura 26 – Variação do rendimento de hidrólise alcalina com o tempo do ensaio, para uma temperatura igual a 80 ⁰C e 2% NaOH ... 46
Figura 27 – Variação do rendimento de hidrólise alcalina com a temperatura, para 2% NaOH durante 3 horas (com excepção do ensaio a 50ºC, com 4 horas) ... 47
Figura 30 – Variação do rendimento de hidrólise enzimática com a temperatura, para concentração de enzima de 2% e um tempo de 3 horas ... 48
Figura 28 – Variação do rendimento de hidrólise enzimática com a concentração de enzima, para uma temperatura igual a 50 ⁰C, durante 4 horas ... 48
Figura 29 – Variação do rendimento de hidrólise enzimática com o tempo, para uma temperatura igual a 50 ⁰C e 2% enzima ... 48
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ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1. Propriedades do corante reactivo afetadas pelo fragmento da estrutura da
substância corada [10] ... 22
Tabela 2. Aplicação dos diferentes corantes nas várias fibras [10,11] ... 23
Tabela 3. Substâncias químicas mais utilizadas no processo produtivo têxtil. ... 24
Tabela 4. Caráter do colagénio hidrolisado a pH inferior a 5,2 [40]. ... 35
Tabela 5. Parâmetros estudados nos vários ensaios de hidrólise alcalina e respectivos valores. ... 41
Tabela 6. Parâmetros estudados nos vários ensaios de hidrólise enzimática e respectivos valores. ... 42
Tabela 7. Parâmetros estudados na cationização da fibra de algodão através do pré- tratamento ... 42
Tabela 8. Parâmetros estudados na cationização da fibra de algodão através da adição de colagénio hidrolisado no banho de tingimento ... 43
Tabela 9. Caracterização do retalho tripa usado nos ensaios. ... 45
Tabela 10. Resultados da primeira série de ensaios (1-6) de pré-tratamento da fibra com colagénio hidrolisado por via alcalina ... 50
Tabela 11. Resultados da segunda série de ensaios (7-11) de adição do colagénio hidrolisado por via alcalina ao banho de tingimento ... 52
1 1. INTRODUÇÃO
O trabalho realizado nesta dissertação foi efetuado no Centro de Inovação em Engenharia e Tecnologia Industrial (CIETI) do ISEP com o apoio da empresa Aquitex – Acabamentos Químicos e Têxteis.
1.1. EMPRESA AQUITEX – ACABAMENTOS QUÍMICOS E TÊXTEIS, S.A.
A empresa Aquitex – Acabamentos Químicos e Têxteis, S.A. (Pedrouços, Maia), dedica-se ao fabrico e comercialização de produtos químicos para a indústria têxtil e cerâmica. Para além disso, possui uma equipa ativa capaz de reproduzir cores, desenvolver novos produtos e encontrar soluções de acordo com as necessidades de cada cliente.
Como prova da importância do Sistema de Qualidade na Empresa foi atribuído, este ano, o certificado de conformidade relativo à norma de Qualidade NP EN ISO 9001:2008, tal como se pode verificar na Figura 1.
1.2. SETOR TÊXTIL
A indústria têxtil, uma indústria com grande representatividade na estrutura industrial portuguesa, desde sempre assumiu um papel de relevo em termos de emprego e peso na economia nacional. Trata-se de um setor maduro, cujo desempenho se encontra fortemente condicionado pelas variações da atividade económica mundial [1].
Esta atividade localiza-se fortemente na região norte do país. O grande pólo da indústria têxtil nacional é a região do Ave, assumindo também particular relevância a regiões do Cávado, Grande Porto, Tâmega e Grande Lisboa. As regiões do Alentejo, Algarve, Açores e Madeira representam apenas uma pequena percentagem do tecido empresarial nacional da indústria têxtil [1].
A indústria têxtil portuguesa é composta por quatro subsetores base, que são os que correspondem a um código CAE de três dígitos:
CAE 13 1 – Preparação e fiação de fibras têxteis
CAE 13 2 – Tecelagem de têxteis
Figura 1 - Certificado de conformidade relativo à norma de Qualidade NP EN ISO 9001:2008
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CAE 13 3 – Acabamento de têxteis
CAE 13 9 – Fabricação de outros têxteis
Entre os subsetores o que inclui uma maior percentagem do número de empresas, diz respeito ao CAE 13 9 – Fabricação de outros têxteis [1].
1.3. OBJETIVOS DA TESE
Muitos têm sido os estudos realizados no âmbito de eliminar ou reduzir a quantidade de sal (cloreto de sódio) no processo de tingimento dos têxteis, sendo o processo estudado mais comum o pré-tratamento da fibra de celulose com um agente reativo catiónico. Pela introdução de grupos amina, a fibra de celulose será cationizada, dando alta substantividade para os corantes aniónicos, devido à atração entre a carga positiva da fibra e a carga negativa dos corantes aniónicos.
Foi então com base nestes factos que se pensou na possibilidade de aplicação de colagénio hidrolisado, obtido através do retalho tripa (um dos subprodutos mais importantes da indústria do couro), no processo de tingimento do algodão com corantes reativos.
Numa primeira fase experimental foi realizado o estudo de hidrólise, ou seja, procedeu-se à hidrólise de colagénio de retalho tripa desencalado por via química (hidrólise alcalina) e por via termoquímica (hidrólise enzimática). Para cada tipo de hidrólise estudou-se, separadamente, o efeito de três parâmetros (concentração de base - NaOH ou de enzima, tempo e temperatura), sendo depois avaliado o rendimento de hidrólise. Com base nos resultados obtidos, selecionaram-se as melhores condições para produzir colagénio hidrolisado.
A segunda fase do estudo experimental consistiu na aplicação do colagénio hidrolisado no processo de tingimento mencionado acima. Esta fase, por sua vez, inclui o estudo de duas formas de proceder. A primeira metodologia consistiu na cationização da fibra de algodão através de um pré-tratamento com colagénio e, seguidamente tingimento. A segunda consistiu na adição de colagénio ao banho de tingimento.
1.4. ORGANIZAÇÃO DA TESE
No capítulo 1 faz-se a exposição do tema, o porquê do estudo proposto e os seus objectivos.
No capítulo 2 faz-se uma síntese teórica de vários assuntos relevantes para a indústria têxtil, desde fibras utilizadas, processos de fabrico, equipamentos, corantes, produtos auxiliares, processos de tingimento, bem como uma abordagem a temas importantes para a realização do trabalho experimental.
No capítulo 3 apresenta-se a metodologia para o desenvolvimento do trabalho.
No capítulo 4 apresentam-se os resultados e respetiva discussão.
No capítulo 5 salientam-se os principais resultados obtidos e sugerem-se trabalhos futuros.
3 2. ESTADO DA ARTE
2.1. FIBRAS TÊXTEIS
2.1.1. DIFERENTES TIPOS DE FIBRAS
O complexo têxtil utiliza diversos tipos de fibras. Estas podem ser classificadas quanto à sua proveniência em dois grandes grupos, fibras têxteis naturais e em fibras têxteis não naturais. As fibras têxteis naturais são aquelas que a natureza proporciona ao homem e que este aproveita como tal. As fibras têxteis não naturais são todas as fibras produzidas por processos químicos, a partir de polímeros naturais ou a partir de polímeros obtidos por síntese química (sinteticamente) ou mesmo de origem inorgânica [2].
As fibras têxteis naturais dividem-se em três subgrupos, de acordo com a sua origem, designadamente, fibras de origem vegetal (quando são extraídas das plantas), fibras de origem animal (quando são obtidas a partir dos animais, quer através dos pêlos de alguns mamíferos quer pela secreção glandular das larvas de alguns insetos) e fibras de origem mineral (quando são provenientes de rochas com estrutura fibrosa) [2]. Na Figura 2 apresenta-se esquematicamente a divisão das fibras naturais.
As fibras têxteis não naturais dividem-se em dois subgrupos, designadamente as que são obtidas a partir de polímeros naturais, isto é, grandes moléculas que existem na natureza constituídas por moléculas simples, mas que se repetem num grande número de vezes, transformadas posteriormente por ação de reagentes químicos. Estas fibras são também classificadas como fibras artificiais [2].
As fibras têxteis artificiais dividem-se em quatro tipos de acordo com a origem do polímero:
designadamente de celulose regenerada (quando os polímeros que as constituem são de celulose sem qualquer modificação), de celulose modificada (quando os polímeros que as constituem são de celulose modificada), de natureza proteica (quando os polímeros que as constituem são obtidos a partir de substâncias proteicas naturais), e de outras origens naturais, como por exemplo, de polímeros obtidos das algas marinhas ou da árvore de borracha [2].
Figura 2 – Divisão esquemática das fibras naturais [2].
4 O outro subgrupo das fibras têxteis não naturais corresponde às fibras que são produzidas pelo Homem, na sua maioria obtidas por síntese química, isto é, aglomeração de pequenas moléculas, das quais resultam macromoléculas de grande extensão, em que a molécula simples repete-se um grande número de vezes. As fibras têxteis não naturais podem ainda ser de origem orgânica ou de origem inorgânica [2].
As fibras têxteis não naturais de origem orgânica dividem-se em seis grandes famílias, designadamente, as poliamidas, os poliésteres, as polivinílicas, as poliolefinas, as poliuretanas e, por último, a família designada por outros tipos [2].
Na Figura 3 apresenta-se em esquema a divisão das fibras não naturais e os respetivas polímeros ou copolímeros.
Figura 3 - Divisão das fibras não naturais e os respetivas polímeros ou copolímeros [2].
5 Cada fibra possui características e propriedades diferentes, sejam as dimensões das suas cadeias moleculares, cristalinidade, cores, massa específica, ponto de fusão ou temperatura de transição vítrea, elasticidade, hidrofilidade e muitas outras propriedades que irão possibilitar aos tecidos várias aplicações. Desta forma é muito importante conhecer de modo profundo as fibras têxteis e os seus aspetos técnicos, a fim de selecionar a fibra e os processos adequados para se atingir os objetivos desejados [3].
O que confere a cada fibra têxtil uma qualidade diferenciada e única é a sua composição química. Além desta também é levada em conta a estrutura molecular. O elemento carbono está quase sempre presente, ligado a outros elementos como hidrogénio, oxigénio, nitrogénio, enxofre e halógeneos como flúor, cloro e iodo. A disposição na qual estes elementos se encontram, formando as cadeias de polímeros, afeta as características e propriedades das fibras [3].
A maioria das fibras possui estruturas cristalinas e áreas amorfas. As áreas amorfas, quando comparadas com as estruturas cristalinas das fibras possuem baixa resistência à tração, e se as estruturas cristalinas forem orientadas, a resistência aumenta ainda mais. Contudo, as áreas amorfas contribuem para a absorção de humidade e de corantes, por terem maior espaço entre as moléculas. Além disso, fibras amorfas possuem maior elasticidade e alongamento se comparadas com as fibras de cadeias cristalinas orientadas [3].
Atendendo aos objetivos do presente estudo, apresenta-se na secção 2.1.2 mais algum detalhe sobre a fibra utilizada: algodão.
2.1.2. ALGODÃO
De entre as fibras celulósicas naturais, o algodão é a fibra de maior destaque e volume na indústria têxtil. Isto deve-se ao facto de, conferir conforto aos artigos confecionados, apresentar versatilidade nos processos de beneficiamento de tecidos permitindo a obtenção de uma vasta gama de cores e tons a baixos custos de produção e ser ecologicamente correta [3].
As fibras de algodão são pêlos que se desenvolvem a partir da epiderme da planta do algodoeiro, designada por Gossypium. O algodão é assim uma fibra natural de origem vegetal proveniente da semente da planta [2].
Na Figura 4 apresenta-se uma imagem da colheita de algodão no Brasil (à esquerda) e um ramo de um algodoeiro (à direita).
Figura 4 - Colheita de algodão no Brasil; Algodoeiro [4;5].
6 Estas fibras são constituídas essencialmente de celulose (88-96%) encontrando-se na Natureza em combinação com outras substâncias, sendo a mais comum a linhina. A fibra contém também impurezas tais como gomas, resinas, gorduras, ceras (ácidos gordos, esteres, glicerina e hidrocarbonetos), cinzas (principalmente carbonatos, fosfatos, cloretos de potássio, cálcio, magnésio, sódio, ferro, alumínio) e pigmentos [3].
As ceras estão localizadas na superfície da fibra e atuam como lubrificantes naturais. Ao serem removidas o coeficiente de atrito triplica. Sem elas não se consegue fiar adequadamente o algodão. No entanto, as ceras conferem hidrofobicidade às fibras, o que é indesejável para o bom rendimento dos processos de tingimento, estampagem e amaciamento [3].
A preocupação com as cinzas está nos metais alcalinos, como o cálcio e magnésio que estão em quantidades apreciáveis no algodão e são igualmente indesejáveis [3].
A qualidade da fibra de algodão não está determinada somente pela classificação e variedade da fibra. Ela é dada também pela sua cor, espessura, resistência, maturação, presença de sais e açúcares, bem como pela quantidade de folhas, terra e todo o tipo de impurezas provenientes da sua colheita. Além destas características, os pesticidas e desfolhantes utilizados no cultivo também deixam resíduos de produtos químicos que interferem no processamento da fibra de algodão [3].
A estrutura molecular do algodão é do tipo fibrilar. Este possui um alto grau de polimerização.
A celulose possui vários grupos hidroxilo (-OH), sendo este responsável por muitas das propriedades físicas e químicas associadas ao algodão. Eles atraem água e corantes, fazendo com que o algodão seja reconhecidamente fácil de ser tingido. O algodão possui cerca de 70%
de cadeias cristalinas e 30% de regiões amorfas [3].
Em termos de aplicação, o algodão é uma fibra que proporciona aos artigos conforto natural e um toque agradável, sendo por isso, uma fibra que tem presença dominante em diversos artigos de vestuário e particularmente com características superiores para aplicação em vários segmentos da indústria têxtil e de confeção [6].
Na indústria de malhas, a utilização do algodão em 100% ou em mistura com outras fibras, encontra aplicações em todo o tipo de estruturas, quer em malhas que se destinam à roupa interior, quer em malhas que destinam à roupa exterior. Destaca-se que, as propriedades do algodão, conferem características de conforto aos artigos de malha de Verão, devido à elevada taxa de absorção de humidade, mas também aos artigos de malha para Inverno, sendo normalmente, nestes casos, submetidos a uma operação de cardação, com vista a formar um substrato que retém o calor [6].
Em têxteis-lar, o algodão é particularmente utilizado, no fabrico de lençóis, toalhas de mesa, toalhas de banho e cortinados [6].
Como aplicações técnicas, o algodão encontra utilização no fabrico de telas para tendas de campismo, telas para pneus, tapetes transportadores, lonas, etc. Neste domínio, tem sofrido forte concorrência das fibras sintéticas, umas vezes por questões de preço e outras por motivos relacionados com as suas propriedades [6].
2.2.INDÚSTRIA ALGODOEIRA - DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE FABRICO NA INDÚSTRIA TÊXTIL O processo produtivo da indústria têxtil compreende três grandes áreas – fiação, tecelagem e ultimação. Seguidamente descrevem-se os diversos processos mais pormenorizadamente.
7 2.2.1. FIAÇÃO
A fiação é o conjunto de operações necessárias à transformação de fibras têxteis (em rama) em fios. As operações que fazem parte do processo de fiação reúnem-se nos seguintes grupos:
Depuração
Englobam-se nesta fase todos os tratamentos cuja finalidade consiste em separar a fibra em bruto das matérias estranhas que a ela se encontram ligadas [6].
O tratamento de limpeza verifica-se com maior ou menor incidência em vários processos preparatórios, sendo gradualmente acompanhado da modificação da estrutura da massa fibrosa, de forma a facilitar o trabalho das máquinas seguintes [6].
Preparação à fiação
A preparação à fiação tem por objetivo obter, a partir de uma fita cardada, uma mecha com uma espessura tal, que permita ao contínuo de fiação, fiar um fio com a espessura desejada.
Na fiação das fibras existem duas vias de produzir fio:
Processo do fio cardado - O fio é produzido com fibras mais curtas e como tal de menor qualidade.
Processo do fio penteado - O fio é produzido com fibras mais compridas, uma vez que as fibras curtas são eliminadas durante este processo, pelo que se obtêm fios mais finos e de melhor qualidade [6].
Fiação propriamente dita
É o último estágio do processo de produção de fio, transformando a mecha em fio [6].
A retorção efetua-se em máquinas denominadas retorcedores para assim obter um fio retorcido com maior resistência ou por motivos puramente relacionados com o aspeto desejado no artigo final tecido (motivos estéticos) [6].
O processo de vaporização/humidificação tem por objetivo estabelecer simultaneamente a humidade relativa pretendida para o fio e estabilizar a tensão acumulada no fio, resultante da introdução de torção na fiação ou na retorção. Esta operação visa o relaxamento do fio, para que este nas operações subsequentes não tenda a enrolar-se sobre si mesmo [1,7].
Nesta última fase é necessário transferir o fio de um determinado tipo de suporte (canelas) para outro (bobines) com caraterísticas mais adequadas ao processo de tecelagem, e esta transferência designa-se bobinagem. Aqui também se efetua normalmente uma depuração, ou seja, a eliminação de pontos defeituosos e pode eventualmente lubrificar-se o fio [6].
2.2.2. TECELAGEM
A tecelagem tem por objetivo a construção do tecido. Para tal, existe todo um conjunto de operações, destinadas a:
Preparar a teia, isto é, a componente longitudinal de um tecido;
Preparar a trama, ou seja, a componente transversal de um tecido;
Entrecruzar os fios da trama com os fios da teia [1;7].
A tecelagem, genericamente, agrupa-se em três grandes fases:
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Preparação à tecelagem
Esta fase é constituída pelas operações de urdissagem, encolagem e de montagem do tear.
O processo de urdir a teia, consiste em construir um sistema de fios paralelos, rigorosamente individualizados do mesmo comprimento e com a mesma tensão. Após a urdissagem, as teias são encoladas. A encolagem consiste na impregnação ou revestimento dos fios da teia com uma substância adesiva (goma), de modo a aumentar a resistência dos fios às ações mecânicas sofridas durante a tecelagem, tais como, vibrações, fricções, choques, alongamentos e efeitos electroestáticos. Assim, a encolagem reduz as quebras e as consequentes paragens do tear, aumentando a eficiência da tecelagem e a qualidade do tecido produzido [1;7].
Tecelagem propriamente dita
Esta fase corresponde ao entrelaçamento dos fios da teia com os fios da trama, originados pelos movimentos da máquina de tecer [1;7].
Revista/Inspeção do tecido
Trata-se de uma operação de inspeção do tecido em crú (após tecelagem), inserida no controlo de qualidade do tecido, onde se procede à identificação, classificação e rastreabilidade dos defeitos [1;7].
O princípio de funcionamento é basicamente o mesmo para todos os tipos de teares [8]. Na Figura 5 encontra-se representado um modelo do esqueleto de um tear.
2.2.3. ULTIMAÇÃO
O termo ultimação têxtil ou enobrecimento têxtil engloba o conjunto de operações a que um
“tecido” é submetido após o seu fabrico até estar pronto para a confeção. O tratamento prévio, a tinturaria, os acabamentos e a estamparia são todo um conjunto de operações que fazem parte da ultimação [10;11].
Tratamento prévio ou Preparação
Os tratamentos prévios são realizados com os objetivos de assegurar ao artigo um aspeto limpo e hidrófilo e possibilitar o tingimento de forma igualizada e reprodutível. Isso facilita o acesso do corante à fibra, favorecendo as ligações, o que, na maioria dos casos, aumenta o rendimento da cor [3]. O tratamento prévio inclui vários tipos de processos, tais como:
Figura 5 – Modelo do esqueleto de um tear [9]
9
GASAGEM/CHAMUSCAGEM
Consiste na eliminação por queima das fibras soltas à superfície dos artigos (tecidos). Este processo permite que o substrato adquira um melhor aspeto visual, um toque mais macio e obtenção de um certo grau de brilho, pois a luz incidente apresenta uma reflexão mais regular.
Leva a consequente diminuição de formação de borboto (“pilling”) nas operações posteriores.
A altura da chama e a velocidade do tecido são dois parâmetros a controlar [3;12]. Operação utilizada quase exclusivamente em tecidos de algodão e misturas podendo, com menor frequência, ser feita em fio e malha [2].
DESENCOLAGEM
Operação para eliminação do agente encolante [1]. A encolagem é uma operação fundamental no subsetor do algodão, no entanto, o agente encolante adicionado ao fio nesta operação tem de ser retirado antes das operações de tingimento, por forma a garantir a uniformidade do mesmo. Os tipos mais comuns de agentes encolantes são o amido e seus derivados, o álcool polivinílico (PVA), a celulose metil carboxílica (CMC), o ácido poliacrílico (PAA) entre outos, sendo o amido o mais utilizado. O amido é removido por degradação sob a ação de oxidantes, ácidos, bases ou enzimas (amílase), não sendo por isso recuperável. Os outros tipos de agentes encolantes, apesar de mais caros, são mais ou menos recuperáveis [1].
A desencolagem pode ser realizada através de processo contínuo ou descontínuo (por esgotamento) [10]. Dependendo do tipo de encolante que foi utilizado, podemos ter:
DESENCOLAGEM ENZIMÁTICA
As enzimas (proteínas sintetizadas em células vivas que atuam como catalisadores) rompem as cadeias de amido, hidrolisando-as completamente e transformando-as em maltose e glicose.
Como a enzima (Amilase) pode fazer o ciclo catalítico várias vezes, as quantidades necessárias de cada enzima são muito pequenas. A amilase atua sobre o amido e não tem qualquer tipo de ação sobre a celulose, embora o amido e a celulose sejam substâncias quimicamente muito semelhantes. Não se deve misturar artigos com encolagens incompatíveis para evitar precipitações [10].
O processo de lavagem é essencial para obter-se um bom resultado de desencolagem, com a eliminação da dextrina formada (hidratos de carbono naturais de cadeia curta) e de outras impurezas. Os melhores resultados são obtidos utilizando água fervida.
O pH, a temperatura e a concentração da enzima são três parâmetros a ter em consideração.
Fora da temperatura e pH ideais, a enzima pode sofrer desnaturação, ou seja, se a forma tridimensional específica mudar, mesmo que ligeiramente, a enzima não se liga ao substrato convenientemente e a catálise não se processa. Também, abaixo da temperatura ideal para cada tipo de enzima, a energia cinética das moléculas é tão pequena que dificulta a catálise enzimática. À medida que a temperatura aumenta, a velocidade de reação vai aumentando [12].
DESENCOLAGEM OXIDATIVA
Processo em que ocorrem simultaneamente três operações de beneficiamento:
desengomagem, limpeza e branqueamento. Os produtos utilizados são os seguintes:
- peróxido de hidrogénio (agente oxidante, cuja função é oxidar a cadeia de amido, transformando em substâncias solúveis, assim como oxidar os pigmentos naturais e cascas, proporcionando o branqueamento)
10 - hidróxido de sódio (atua como alcalinizante do banho, ativa a reação de decomposição do peróxido de hidrogénio, bem como hidrolisa o amido e saponifica os ácidos gordos)
- tensioativo (aumenta a hidrofilidade do material, emulsionando óleos não saponificáveis, e dispersando impurezas no banho, para evitar deposição sobre o substrato)
- complexante (complexa metais pesados, para evitar a decomposição rápida do peróxido de hidrogénio (que chega a furar tecidos), bem como cálcio e magnésio presentes, evitando a sua precipitação na forma de hidróxidos sobre o substrato)
- estabilizador (controla o desprendimento do elemento ativo, o oxigénio) [12].
DESENCOLAGEM ÁCIDA
Consiste em impregnar o material numa solução de H2SO4, no entanto, o algodão, tal como qualquer outra fibra celulósica, resiste muito mal ao ácido sulfúrico [2].
DESENCOLAGEM POR PUTREFAÇÃO
Neste caso, são as próprias bactérias contidas na água que vão atuar no tecido previamente molhado e armazenado durante 24 horas. O principal inconveniente é a possível formação de bolores [2].
DESENCOLAGEM POR DISSOLUÇÃO ALCALINA
Esta operação elimina das fibras têxteis as gorduras, os óleos, as ceras e encolantes tornando o material hidrófilo e mais bem preparado para receber os tratamentos posteriores (branqueamento, tingimento, estamparia e acabamento…) [2].
MERCERIZAÇÃO/CAUSTIFICAÇÃO
A mercerização consiste no tratamento de artigos de algodão e/ou outras fibras naturais compostas por celulose com uma solução de soda cáustica concentrada (300 g/L), sob tensão e à temperatura ambiente (pode ser feita a 60-90 ⁰C) [2].
A ação da soda cáustica revela-se por um inchamento da fibra e uma simultânea contração no sentido longitudinal, modificando a estrutura morfológica da fibra. Dá origem a uma superfície mais brilhante resistente ao uso e à lavagem [2].
Afinidades tintoriais mais elevadas, maior estabilidade dimensional dos artigos, aumento do brilho, aumento da resistência, melhor cobertura do algodão morto e/ou imaturo e maior uniformidade no tingimento são algumas das vantagens trazidas pela mercerização [2].
A diferença entre mercerização e caustificação, reside no facto de esta última trabalhar a uma menor concentração de base (60-200 g/L), sendo executada sem tensão, num dos equipamentos foulard ou jigger. Já a mercerização é efetuada sob tensão em equipamento específico (mercerizadeira) [1;10].
Após o tratamento alcalino deve-se proceder à retirada da solução cáustica sobre a fibra.
Dada a afinidade do hidróxido de sódio para com a celulose, não é possível a sua eliminação apenas por enxaguamento, havendo assim necessidade de uma boa neutralização. Desta forma, esta remoção normalmente é feita com o auxílio de água e neutralização com ácido. Uma má lavagem e/ou neutralização, pode implicar defeitos irreversíveis no material têxtil [1;10].
11
BRANQUEAMENTO
Esta operação destina-se a eliminar o corante natural que se encontra sobre as fibras (tornando o substrato mais branco, mais hidrófilo) assim como os restos de cascas que resistiram aos processos anteriores [10].
Os processos de branqueamento diminuem o grau de polimerização (DP) do algodão, levando a uma diminuição da resistência do mesmo [2].
Os tipos de branqueamento existentes são o oxidativo e o redutivo. No processo de branqueamento oxidativo podem ser utilizados o hipoclorito de sódio, o clorito de sódio, o perborato de sódio ou diversos peróxidos, sendo o mais comum o peróxido de hidrogénio (água oxigenada). Estes são agentes oxidantes que atacam em maior ou menor grau o algodão [12].
No entanto, o branqueamento também se pode realizar por redução, e neste caso utiliza-se o hidrossulfito de sódio ou o bissulfito de sódio [12].
FERVURA ALCALINA
A finalidade da fervura alcalina é proporcionar ao material um bom poder absorvente e torná-lo limpo de impurezas.
Esta operação consiste num tratamento com uma solução alcalina (com bom poder dispersante e sequestrante), a uma temperatura próxima da ebulição, permitindo a eliminação de gorduras, ceras, pectinas e proteínas, sais minerais, etc [10].
TERMOFIXAÇÃO
Operação destinada a fixar as dimensões de um artigo. Um artigo não fixado, pode sofrer alterações dimensionais, encolhimento e enrugamento durante a lavagem, tingimento, estamparia,… [1;10]
Se o tratamento prévio for ineficiente são algumas as consequências que poderão ocorrer, tais como: tingimento não uniforme, fraca solidez, amarelecimento, manchas, fraca hidrofilidade, perda de resistência, danificação catalítica (buracos).
Tingimento
As operações que constituem a fase de tingimento consistem no tingimento propriamente dito e em lavagens sucessivas para eliminar o excesso de corantes e produtos químicos presentes no material a tingir, seja ele rama, fio, tecido, malha ou produto acabado [13].
O objetivo desta fase é conferir à fibra uma cor uniforme em toda a sua extensão, permitindo obter cores práticas sob o ponto de vista de uso (resistir aos vários agentes externos que podem condicionar o seu ciclo de vida), dar aos têxteis um aspeto mais agradável (valorizar os artigos) e dar resposta às necessidades da moda ou da tradição [10].
O tingimento consiste na aplicação de substâncias coradas (corantes) às fibras têxteis. Para além dos corantes, é também necessário utilizar produtos químicos e produtos auxiliares cuja função é controlar da melhor forma possível o tingimento, visando a obtenção da melhor qualidade ao melhor preço [10].
Os principais requisitos exigidos a um tingimento são: uma uniforme distribuição e uma boa penetração do corante. Para além disso, a ligação corante-fibra desenvolvida tem de ser estável e com resistência suficientemente elevada para impedir que o corante saia durante o uso dos
12 artigos, por exemplo, durante as lavagens domésticas. A esta resistência dá-se o nome de solidez [10].
À solução constituída pelos corantes, produtos químicos e auxiliares, chama-se banho de tingimento e a sua composição varia segundo a cor pretendida e o tipo de fibra/mistura de fibras a tingir [10].
O processamento do material têxtil é efetuado de forma descontínua (esgotamento), semi- contínuo ou contínuo.
Processo descontínuo (Esgotamento)
O processamento do material têxtil é efetuado por imersão no banho e permanência durante determinado tempo com movimento (esgotamento) do banho no respetivo artigo.
Nos processos descontínuos ou por esgotamento o movimento do corante em direção ao material tem as seguintes fases [10]:
Uniformização do corante no banho
Difusão do banho
Absorção superficial da fibra
Difusão na fibra
Fixação
Processo semi-contínuo
O processamento do artigo é efetuado por combinação do processo contínuo (impregnação prévia em foulard) com descontínuo (tratamento posterior) [10].
Processo contínuo
O processamento do material têxtil é efetuado de uma forma contínua, com impregnação prévia em foulard, secagem e lavagem subsequentes na mesma máquina, em unidades distintas [10]. Na Figura 6 encontra-se representado um foulard e o seu esquema de funcionamento.
Estampagem
Enquanto por tingimento se obtém, em princípio, uma coloração uniforme do material têxtil, por estampagem obtêm-se diretamente desenhos, a uma ou várias cores sobre o material têxtil [11].
As poucas semelhanças entre as técnicas usadas nesta operação comparativamente ao tingimento, faz da estamparia uma operação totalmente distinta [11].
Figura 6 - Foulard e esquema de funcionamento [10]
13 A estamparia começou a ter grande incremento na Europa no século XVIII. A inovação mais recente é a chamada estamparia por transferência [11].
Acabamento
Este processo é efetuado após a preparação, tingimento ou estampagem, destina-se a tornar o substrato têxtil mais adequado ao fim a que se destina [1].
Os acabamentos químicos permitem conferir diversas características finais ao tecido, podendo conferir maior estabilidade, melhorias de aspeto e toque ou melhorias da resistência a agressões externas [1].
Conforme o efeito final pretendido podem ser aplicados: produtos de carga, amaciadores, resinas termoplásticas, termoendurecíveis, produtos de hidrofobação, produtos oleófobos, produtos de ignifugação, produtos biocidas, produtos anti-traça, produtos anti-estáticos e acabamentos anti-feltragem [1].
A aplicação dos diversos produtos de acabamento, dependendo da forma de aplicação e das variáveis a ela inerentes, da sua compatibilidade e do tipo de base de trabalho, poderá ser feita conjuntamente ou em separado e poderá ainda estar associada a um acabamento mecânico [1].
Os acabamentos mecânicos dos tecidos compreendem as operações de cardação, esmerilagem, perchagem, tesouragem, laminagem, decatissagem, calandragem, encolhimento por compressão e secagem, podendo em alguns casos ter uma componente química associada, processando-se genericamente em contínuo [1;14].
A água é, em termos de quantidade, a principal matéria-prima na ultimação têxtil. Haverá, pois, que controlar devida e periodicamente as caraterísticas da água, corrigindo-as, se necessário, com um tratamento adequado, de forma a evitar muitos dissabores aparentemente injustificáveis [11].
2.3. EQUIPAMENTO ASSOCIADO AOS PROCESSOS DE TINGIMENTO
A principal evolução das máquinas de tingir tem sido no sentido de diminuir ao mínimo a relação de banho (relação entre a massa de matéria a tingir e o volume do banho de tingimento), uma vez que assim se diminui o consumo energético, o consumo de alguns produtos auxiliares, o consumo de água e consequentemente o volume de efluente gerado [10].
O equipamento varia com a forma em que a matéria-prima se apresenta: rama, penteado, fio, tecido, malha ou produto acabado. Os tipos de corantes usados variam com o tipo de matéria-prima processada, se é lã, algodão, fibra sintética ou artificial. Cada corante apresenta diferentes formas de aplicação em termos de produtos auxiliares utilizados, tempos de tingimento, etc [13].
Processo descontínuo (esgotamento)
Algumas das máquinas utilizadas em processos descontínuos são as seguintes:
BARCA DE SARILHO
As barcas são as máquinas tradicionalmente mais utilizadas para tingir tecidos por esgotamento. A agitação é feita apenas por circulação do material provocada pelo sarilho disposto na parte superior da máquina, fora do banho [11].
14 O tecido encontra-se sob a forma de corda, podendo ser colocadas várias cordas lado a lado na mesma barca [11].
As barcas de sarilho são normalmente abertas, mas podem ser totalmente fechadas para permitir tingir sob pressão [11].
Na Figura 7 encontra-se representado um esquema da Barca de Sarilho.
JET
Nas máquinas do tipo “jet”, o tecido é igualmente tingido em corda, mas há simultaneamente uma circulação do tecido e do banho [11].
As máquinas do tipo jet são normalmente fechadas, permitindo trabalhar sob pressão [11].
Com o jet consegue-se atingir relações de banho muito mais baixas, da ordem de 1:5 (massa de matéria a tingir : volume do banho de tingimento) [11]. Na Figura 8 está representada uma máquina Jet (à esquerda) e o seu esquema (à direita).
JIGGER
O jigger é uma máquina que permite tingir ao largo. No tingimento com esta máquina é necessário ter em conta o fenómeno de esgotamento do banho, que iria provocar uma maior intensidade da cor nos primeiros metros do tecido a passar no banho. Para evitar este fenómeno, deve proceder-se a uma adição gradual do corante no banho [11].
Figura 7 – Esquema da Barca de Sarilho [11]
Figura 8 - Máquina Jet e o seu esquema [15]
15
Processo semi-contínuo
Após a impregnação do tecido no foulard, a fixação do corante pode ser feita por processos descontínuos, sendo portanto o conjunto um processo semi-contínuo [11].
PAD-JIGGER
Uma possibilidade é o processo pad-jigger, em que, a seguir à impregnação, o tecido é transferido para um jigger, onde se vai proceder à fixação do corante e aos tratamentos posteriores [11]. Na Figura 10 representa-se uma máquina pad-jigger (à esquerda) e o seu esquema (à direita).
PAD-ROLL
Outra possibilidade é o processo pad-roll, em que a seguir à impregnação o tecido é enrolado num cilindro e colocado numa câmara a alta temperatura, onde se vai dar a fixação do corante.
Os tratamentos posteriores são efetuados normalmente em máquina de lavar ao largo [11]. Na Figura 11 encontra-se representada uma máquina pad-roll (à direita) e o seu esquema (à esquerda).
PAD-BATCH
Figura 9 - Máquina jigger [16]
Figura 10 - Máquina Pad-jigger e o seu esquema [11,17]
Figura 11 - Máquina Pad-roll e o seu esquema [11,17]
16 A diferença deste método em relação ao pad-roll é a fase da reação que se dá a frio. Em ambos os casos, o tecido deve ser mantido em rotação lenta, para evitar uma migração do banho sob ação da força da gravidade [11]. Na Figura 12 encontra-se representada uma máquina pad- batch e o seu esquema.
Processo contínuo (Foulardagem)
Algumas das máquinas utilizadas em processos contínuos são as seguintes:
PAD-DRY-TERMOSOL
Neste processo, a fixação é feita por tratamento a seco a alta temperatura. Após uma pré- secagem, o tecido passa numa câmara onde é submetido a alta temperatura [11]. Na Figura 13 encontra-se esquematizado este processo.
PAD- DRY-STEAM
A fixação é feita sob ação do vapor. O tecido passa num vaporizador onde se vai dar a fixação do corante [11].
Em qualquer dos casos, seguem-se os tratamentos posteriores, em máquina de lavar ao largo [11].
Na Figura 14 encontra-se o processo descrito.
Figura 12 - Máquina Pad-batch e o seu esquema [11,17]
Figura 13 - Esquema de um processo pad-dry-termosol [17]
17 Os resíduos mais importantes obtidos nestas operações, são as águas residuais de elevada temperatura fortemente contaminadas com corante, sais e outros produtos químicos [18].
2.4.COLORIMETRIA
A colorimetria é uma área inevitavelmente associada aos processos de tingimento da indústria têxtil. Consiste na técnica da medição da cor, que é realizada através da utilização de um espetrofotómetro sob fontes de luz normalizadas [19].
O sistema CIE (Comissão Internacional de Iluminação) é utilizado para descrever a cor. Em 1976, a CIE definiu o espaço CIELAB (em termos de coordenadas colorimétricas L*, a*,b*) [20].
No espaço CIELAB, as cores são descritas ou por luminosidade (L*), conteúdo de vermelho a verde (coordenada a*) e conteúdo de amarelo a azul (coordenada b*) ou pelo uso de coordenadas cilíndricas de luminosidade (L*), tonalidade (H*) e diferença de saturação (C*) [20].
Na Figura 15 encontra-se representado o sistema colorimétrico CIELAB.
A diferença de cor (∆E*) entre padrão e amostra, pode ser quantificada no diagrama L*a*b*, tal como se pode verificar pela equação 1 [20],
∆𝐸∗= √[(∆𝐿∗)2+ (∆𝑎∗)2+ (∆𝑏∗)2] (1) em que,
Figura 14 - Esquema de um processo pad-dry-steam [9]
Figura 15 - Representação do sistema colorimétrico CIELAB [20].
18
∆E* = diferença de cor
∆L* = diferença de luminosidade
∆a* = Relação vermelho/verde (Se a > 0 ↔ + vermelho; Se a < 0 ↔ + verde)
∆b* = Relação amarelo/azul (Se b > 0 ↔ + amarelo; Se a < 0 ↔ + azul)
O amarelo, o vermelho e o azul são as chamadas cores fundamentais, pois a partir da combinação destas pode-se obter as restantes cores.
2.5.CORANTES
Um corante é um produto inorgânico ou orgânico que dá cor a matérias vivas ou inertes. A utilização dos corantes remonta à Antiguidade, com a descoberta do primeiro corante: o índigo, de cor azul [21]. Na Figura 16 encontra-se uma fotografia do criador do primeiro corante sintético.
As substâncias corantes têm a propriedade de absorver apenas determinadas radiações, difundindo as restantes, provocando assim uma sensação de cor [11].
Os corantes são compostos que dão cor ao material a que se “ligam”, através da retenção seletiva da luz a comprimentos de onda definidos. Apenas um número limitado de compostos possui esta propriedade de absorção seletiva da luz, que depende de aspetos relacionados com a sua estrutura molecular [10].
A cor resulta da deslocalização de eletrões correspondentes a estados excitados de energia que envolve sistemas conjugados de ligações duplas e simples, por isso as moléculas que compõem o corante são insaturadas, sendo na sua maioria conjuntos de anéis aromáticos ligados entre si por grupos, designados por cromóforos [10].
A seleção dos corantes a empregar não é exclusivamente ditada pelas propriedades colorimétricas que apresentam, mas também pela sua aplicabilidade ao substrato a tingir e aos
Figura 16 - William Henry Perki, químico inglês – criador do primeiro corante sintético – o Mauve [22]
19 processos de tingimento, bem como pelas propriedades de solidez que conferem e ainda pelo seu custo [10].
2.5.1. PROPRIEDADES DOS CORANTES
Para os corantes usados na indústria têxtil, é usual definir as seguintes propriedades:
Afinidade - força de atração entre o corante e o substrato a tingir.
Esgotamento - percentagem total de corante aplicado no tingimento que é absorvido durante todo o processo (inclui corante que não se encontra ligado com a fibra).
Fixação - percentagem de corante aplicado no tingimento que permanece na fibra depois das operações posteriores.
Migração - tendência que o corante tem para migrar (mover-se com a água) das zonas molhadas para as zonas secas, durante a fase intermédia de secagem.
Substantividade - percentagem de corante aplicado no tingimento que é absorvido depois de 30 minutos num banho só com corante e sal [10].
De entre as propriedades de um corante, é essencial que se compreenda o termo substantividade. Numa operação típica de tingimento, o material entra em contato com um corante em solução. Ao elevar a temperatura ou ao ajustar o pH, ou ambos, o corante adere ao material e transfere-se gradualmente do banho para o material. Podemos referir este fenómeno como, o corante é “substantivo” e “esgota” à fibra. Quando este processo é levado até ao fim o banho diz-se “esgotado”. Por razões económicas é desejável transferir tanto corante quanto possível da solução para o material e na prática obtém-se um grau razoável de esgotamento [23].
Alguns tipos de corantes são absorvidos por métodos que não são substantivos. Nestes casos, durante o tingimento a concentração de corante no banho não muda. Para aplicar o corante impregna-se o material, geralmente um tecido, no banho, espreme-se por intermédio de rolos e depois seca-se. A totalidade da tinta é absorvida sem haver transferência de corante para a fibra, mas sim do banho no seu todo que o tecido pode absorver. O excesso de banho é espremido pelos rolos. Numa operação destas a quantidade de corante no tecido depende, portanto, de dois fatores:
1. A concentração de corante no banho
2. A pressão exercida pelos rolos espremedores [23].
Quando se faz o tingimento por estes métodos, o corante não pode ser substantivo (ter afinidade) para com a fibra, pois se for corre-se o risco da concentração do corante no banho diminuir à medida que o tecido é espremido e, progressivamente, menos corante é transferido para a fibra, com a consequência da tonalidade do material se tornar cada vez mais clara [23].
2.5.2. CLASSIFICAÇÃO DOS CORANTES
Os corantes podem ser classificados de acordo com a sua origem, a sua constituição química, tipo de ligação que estabelecem com o substrato têxtil, em função da aplicação (afinidade para com determinada fibra) e em função das suas propriedades tintoriais.
Quanto à origem
Naturais - Provêm de animais, plantas ou minerais e são reservados, essencialmente, para os produtos alimentares. Os corantes vegetais (alizarina, o índico e a clorofila), os corantes minerais inorgânicos e os corantes animais (conchinha, a púrpura, a hemoglobina e os pigmentos de pele e de cabelo) são alguns exemplos.
